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機(jī)器視覺核心部件的關(guān)鍵性能指標(biāo)不斷升級(jí)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 埃科光電    2023-07-12

機(jī)器視覺核心部件的關(guān)鍵性能指標(biāo)包括：工業(yè)相機(jī)的成像分辨率、數(shù)據(jù)位深度、采樣速率、信噪比、圖像傳輸速度等；圖像采集卡的數(shù)據(jù)傳輸速度、圖像處理能力、圖像傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性等。工業(yè)相機(jī)和圖像采集卡的關(guān)鍵性能指標(biāo)直接影響機(jī)器視覺系統(tǒng)的成像質(zhì)量和工作效率。

近年來機(jī)器視覺的重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域如 3C 電子檢測(cè)、鋰電池檢測(cè)、光伏檢測(cè)、半導(dǎo)體檢測(cè)等迅猛發(fā)展，新型應(yīng)用場(chǎng)景不斷涌現(xiàn)，機(jī)器視覺產(chǎn)業(yè)也隨之持續(xù)升級(jí)，需求端對(duì)機(jī)器視覺核心部件的性能要求不斷提高，推動(dòng)工業(yè)相機(jī)和圖像采集卡的技術(shù)不斷進(jìn)步與升級(jí)。

得益于半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，圖像傳感器的分辨率不斷提升，信號(hào)質(zhì)量逐步提升，采樣速度越來越快。目前，線掃描相機(jī)圖像傳感器輸出分辨率已經(jīng)達(dá)到了 24K，面掃描相機(jī)分辨率已經(jīng)發(fā)展 2 億像素以上，數(shù)據(jù)位寬也從最初的 8bit逐步發(fā)展到 10bit、12bit 乃至 16bit。

與此同時(shí)，前端嵌入式運(yùn)算能力的進(jìn)一步加強(qiáng)，使得更多的復(fù)雜運(yùn)算可以在相機(jī)端實(shí)現(xiàn)，例如借助像素位移技術(shù)和超分辨率算法，可以實(shí)現(xiàn) 4 倍甚至更高分辨率的圖像合成，?？乒怆娂赐ㄟ^此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了1.5 億圖像傳感器基礎(chǔ)上的 6 億分辨率圖像輸出。此外，傳感器材料學(xué)和半導(dǎo)體新制程的進(jìn)步，使得工業(yè)相機(jī)逐步開始從可見光向紫外、紅外等多波段擴(kuò)展，通過光譜信息和圖像信息的結(jié)合，可以從更多維度檢測(cè)分析產(chǎn)品，不斷拓寬機(jī)器視覺在各種工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景。

同樣的，得益于半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，在圖像采集卡方面，數(shù)據(jù)傳輸速度、傳輸帶寬不斷提高，圖像數(shù)據(jù)的預(yù)處理能力不斷增強(qiáng)。隨著高速串行總線技術(shù)的成熟，多路串行數(shù)據(jù)傳輸開始逐步在圖像采集卡中導(dǎo)入和推廣。

以?？乒怆姷?CameraLink 和 CoaXPress 采集卡為例，傳輸帶寬從 6.8Gbps 提升到了 50Gbps，并且未來隨著總線并行路數(shù)仍將進(jìn)一步提升到 100Gbps 甚至更高。隨著數(shù)據(jù)中心等行業(yè)的發(fā)展，先進(jìn)工藝逐步提升大規(guī)?？删幊踢壿嬏幚砥鞯母黜?xiàng)性能指標(biāo)，使得在圖像采集卡中進(jìn)行圖像預(yù)處理具備可行性，目前業(yè)界領(lǐng)先的圖像采集卡供應(yīng)商開始逐步開發(fā)可重構(gòu)的圖像處理算法，在計(jì)算機(jī)中構(gòu)建異構(gòu)化的圖像處理平臺(tái)，將原先完全由 CPU 承擔(dān)的圖像處理任務(wù)進(jìn)行分解，從而大大地提升圖像處理效率和能力。圖像采集卡在這些方面的進(jìn)步，大大提升了機(jī)器視覺系統(tǒng)處理復(fù)雜任務(wù)的能力，為進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。